一种基于模块机组的冷却循环系统及方法

技术领域

本申请涉及模块机组领域，尤其涉及一种基于模块机组的冷却循环系统及方法。

背景技术

模块机组又称模块式机组，目前的模块机组的控制器一般都采用风冷的方式，风冷方式一方面冷却效果不如冷媒冷却；另外还需要增大散热器面积，成本较高。

对于模块机组的控制器的降温方式，除了风冷，还可以采用液冷的方式，即将温度低于控制器的冷媒传输至驱动冷却板，通过驱动冷却板对控制器进行降温。而使用冷媒进行降温又会带来凝露的问题，即，经过驱动冷却板的冷媒温度低于露点温度(露点温度指空气在水汽含量和气压都不改变的条件下，冷却到饱和时的温度，形象地说，就是空气中的水蒸气变为露珠时候的温度叫露点温度)，此时，模块机组的控制器表面就有可能沾染到露水，进而使控制器受到损坏。

发明内容

为克服相关技术中存在的问题，本申请实施例的目的之一是提供一种基于模块机组的冷却循环系统，能够通过冷媒对模块机组中控制器进行降温的同时，避免控制器受到凝露问题的影响。

本申请实施例第一方面提供的一种基于模块机组的冷却循环系统，包括：

压缩机60，分别与第一换热器10和第二换热器50连接；

第一四通阀20，用于根据通电状态控制其a端、b端、c端以及d端4个端口的导通关系；

第一换热器10，通过第一四通阀的c端与驱动冷却板30连接；

第二换热器50，通过第一四通阀的a端与驱动冷却板30连接；

驱动冷却板30，通过第一四通阀的b端接收第一换热器10或第二换热器50输入的冷媒，并使用冷媒对模块机组的控制器进行降温；

节流阀40，对驱动冷却板30输出的冷媒进行节流控制，并通过第一四通阀的d端向第一换热器10或第二换热器50传输节流后的冷媒。

在一种实施方式中，所述冷却循环系统还包括：第二四通阀70和气液分离器80；

所述压缩机60通过所述第二四通阀70分别与所述第一换热器10、所述第二换热器50以及所述气液分离器连接。

在一种实施方式中，所述第一四通阀的c端与所述第一换热器10之间设置有第一过滤器90；

和/或，

所述第一四通阀的a端与所述第二换热器50之间设置有第二过滤器100。

在一种实施方式中，所述第一换热器10为翅片换热器。

在一种实施方式中，所述第二换热器50为板式换热器。

在一种实施方式中，所述节流阀40为电子膨胀阀。

在一种实施方式中，所述冷却循环系统还包括：控制模块；所述控制模块用于根据模块机组的运行模块控制所述第一四通阀的通电状态，所述运行模块包括制冷模式和制热模式。

在一种实施方式中，若所述第一四通阀处于非通电状态，则所述第一四通阀20的c端和b端导通，所述第一四通阀20的d端和a端导通；若所述第一四通阀处于非通电状态，则所述第一四通阀20的a端和b端导通，所述第一四通阀20的d端和c端导通。

本申请实施例第二方面提供的一种基于模块机组的冷媒循环方法，基于上述任一实施方式所述的冷却循环系统进行实施，包括：

获取模块机组的运行模式；

若所述运行模式为制冷模式，则控制第一四通阀断电，使得第一四通阀的c端和b端导通，第一四通阀的d端和a端导通；

冷媒自压缩机传输至第一换热器，经第一四通阀的c端和b端到达驱动冷却板，对模块机组的控制器进行降温；

对所述控制器降温后的冷媒，传输至节流阀进行节流控制，经第一四通阀的d端和a端传输至第二换热器后，回流至所述压缩机。

在一种实施方式中，在所述获取模块机组的运行模式之后，所述方法还包括：

若所述运行模式为制热模式，则控制第一四通阀通道，使得第一四通阀的a端和b端导通，第一四通阀的d端和c端导通；

冷媒自压缩机传输至第二换热器，经第一四通阀的a端和b端到达驱动冷却板，对模块机组的控制器进行降温；

对所述控制器降温后的冷媒，传输至节流阀进行节流控制，经第一四通阀的d端和c端传输至第一换热器后，回流至所述压缩机。

本申请实施例中的技术原理为：

在实际应用中，模块机组一般都会同时具备制冷模式和制热模式。

在制冷模式时，冷媒的流经路径为：压缩机→第一换热器→驱动冷却板→第二换热器→压缩机。

在制热模式时，冷媒的流经路径为：压缩机→第二换热器→驱动冷却板→第一换热器→压缩机。

其中，冷媒自压缩机流出，在经换热器(无论是第一换热器还是第二换热器)处理之后，冷媒的温度会低于模块机组中控制器的温度，因此，可以利用该冷媒流经驱动冷却板(驱动冷却板与模块机组的控制器贴合设置)对模块机组的控制器进行降温。

而冷媒在回到压缩机之前，需要经过换热器进行换热处理，将液体冷媒蒸发为气态冷媒。在进行换热处理之前(即冷媒流入第二换热器之前)，需要对冷媒进行节流，节流就会导致冷媒传输管路内外的压差产生变化，进而在节流后的冷媒传输管路上产生凝露。

本申请实施例的有益效果为：

在本申请实施例的冷却循环系统中第一换热器和第二换热器的输出端口分别通过第一四通阀的端口与驱动冷却板相连接，通过第一四通阀内端口导通关系的切换，使得无论是在制冷模式还是制热模式下，经换热器处理后的冷媒都可以流经驱动冷却板对模块机组的控制器进行降温。

并且，节流阀固定设置在驱动冷却板的冷媒流经路径之后，且节流阀通过第一四通阀的端口，分别与第一换热器和第二换热器的输入端口连接，通过第一四通阀内端口导通关系的切换，使得无论是在制冷模式还是制热模式下，冷媒都可以在流经驱动冷却板后再进行节流，因此，即使节流后会在后续的冷媒传输管路上形成凝露，也不会模块机组的控制器造成影响。

附图说明

图1为本申请实施例提供的冷却循环系统的一个逻辑结构示意图；

图2为本申请实施例提供的冷却循环系统的另一个逻辑结构示意图；

图3为本申请提供的冷却循环系统的另一个逻辑结构示意图；

图4为本申请提供的冷却循环系统的一个物理结构示意图；

图5为本申请提供的冷却循环系统的另一个物理结构示意图；

图6为本申请提供的冷却循环方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本申请的优选实施方式。虽然附图中显示了本申请的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本申请而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本申请更加透彻和完整，并且能够将本申请的范围完整地传达给本领域的技术人员。

在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本申请可能采用术语“第一”、“第二”、“第三”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本申请范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在实际应用中，模块机组一般都会同时具备制冷功能和制热功能。在制冷模式时，冷媒的流经路径为：压缩机→第一换热器→驱动冷却板→第二换热器→压缩机。在制热模式时，冷媒的流经路径为：压缩机→第二换热器→驱动冷却板→第一换热器→压缩机。模块机组的液冷方案主要是，利用换热器流出的液冷流经驱动冷却板对模块机组的控制器进行降温。由于冷媒在制冷模式和制热模式的流经路径不一致，因此，在冷却循环系统中需要设置特定的元器件进行路径切换。并且，冷媒在回到压缩机之前，需要经换热器进行换热，而换热之前需要对冷媒进行节流，节流就会产生凝露。因此，如何在制冷模式和制热模式下都能对模块机组的控制器进行降温，并且使节流后所产生的凝露不对控制器造成影响，是模块机组的液冷方案所需要解决的问题。有鉴于此，具体请参阅以下实施例：

实施例1

请参阅图1，本申请实施例中一种基于模块机组的冷却循环系统的实施例，包括：

压缩机60，分别与第一换热器10和第二换热器50连接；

第一四通阀20，用于根据通电状态控制其a端、b端、c端以及d端4个端口的导通关系；

第一换热器10，通过第一四通阀的c端与驱动冷却板30连接；

第二换热器50，通过第一四通阀的a端与驱动冷却板30连接；

驱动冷却板30，通过第一四通阀的b端接收第一换热器10或第二换热器50输入的冷媒，并使用冷媒对模块机组的控制器进行降温；

节流阀40，对驱动冷却板30输出的冷媒进行节流控制，并通过第一四通阀的d端向第一换热器10或第二换热器50传输节流后的冷媒。

具体地，冷却循环系统还包括：控制模块(图中未示出)。控制模块用于根据模块机组的运行模块控制所述第一四通阀的通电状态，所述运行模块包括制冷模式和制热模式。若所述第一四通阀处于非通电状态，则所述第一四通阀20的c端和b端导通，所述第一四通阀20的d端和a端导通；若所述第一四通阀处于非通电状态，则所述第一四通阀20的a端和b端导通，所述第一四通阀20的d端和c端导通。

需要说明的是，在本申请所有的实施例中，“连接”可以被理解为直接连接或间距连接，若是间距连接，则两个“连接”的元件之间还存在别的元件。

如图1所示，在本申请实施例中，第一换热器10与第一四通阀的c端相连(双向导通)，第一四通阀的b端与驱动冷却板30的输入端口相连，第二换热器50与第一四通阀的a端(双向导通)，第一四通阀的d端与节流阀40的输出端口相连。

在制冷模式下，第一四通阀20处于非通电状态(第一四通阀20的c端和b端导通，所述第一四通阀20的d端和a端导通)，冷媒(高压高温气态)从压缩机60的排气口，经相应的管路，到达第一换热器(示例性地，可以为翅片换热器)，被循环的室外空气冷凝成高压中温液态的冷媒。(高压中温液态)冷媒从第一换热器经第一四通阀20的cb通路，到达驱动冷却板30，使得驱动冷却板30能够对模块机组的控制器进行降温。对控制器进行降温后的冷媒经节流阀40(示例性地，可以为电子膨胀阀)，被节流为低温低压且气液两相的冷媒。节流后，(低温低压且气液两相)冷媒经第一四通阀20的da通路，到达第二换热器50(示例性地，可以为板式换热器)，此时，节流阀40和第二换热器50之间的管路可能会产生凝露，不过这段管路已经远离了驱动冷却板(或与驱动冷却板形成了物理隔离)，因此，节流后产生凝露不会对控制器造成影响。第二换热器50通过水循环对冷媒进行换热，将冷媒蒸发为气态冷媒，再经过相应的管路，回到压缩机60的吸气口。

在制热模式下，第一四通阀20处于通电状态(第一四通阀20的a端和b端导通，第一四通阀20的d端和c端导通)，冷媒(高压高温气态)从压缩机60的排气口，经相应的管路，到达第二换热器(示例性地，可以为板式换热器)，被循环水冷凝成高压中温液态的冷媒。(高压中温液态)冷媒从第二换热器50经第一四通阀20的ab通路，到达驱动冷却板30，使得驱动冷却板30能够对模块机组的控制器进行降温。对控制器进行降温后的冷媒经节流阀40，被节流为低温低压且气液两相的冷媒。节流后，(低温低压且气液两相)冷媒经第一四通阀20的dc通路，到达第一换热器10(示例性地，可以为翅片换热器)，此时，节流阀40和第一换热器10之间的管路可能会产生凝露，不过这段管路已经远离了驱动冷却板(或与驱动冷却板形成了物理隔离)，因此，节流后产生凝露不会对控制器造成影响。第一换热器10与室外循环空气换热蒸发为气态冷媒，再经过相应的管路，回到压缩机60的吸气口。

需要说明的是，在本申请的所有实施例中，“高温”、“高压”、“中温”、“中压”、“低温”和“低压”都是相对概念，并不是行业内约定俗成的概念，也没有其具体对应的压强值/压强范围，或温度值/温度范围。例如，在冷却循环系统中前后的两个节点，若前一节点描述冷媒为“高温”，后一节点描述冷媒为“中温”，则表示冷媒被降温处理了(如，冷凝)；若后一节点描述冷媒为“高温”，则表示冷媒的温度不变。若前一节点描述冷媒为“中温”，后一节点描述冷媒为“低温”，则表示冷媒被降温处理了(如，冷凝)；若后一节点描述冷媒为“中温”，则表示冷媒的温度不变。而“高温”、“中温”和“低温”的描述可以综合表述在冷却循环系统内至少三个节点在3个程度范围的相对温度关系。“高压”、“中压”和“低压”也同理，此处不再赘述。

在本申请实施例的冷却循环系统中第一换热器和第二换热器的输出端口分别通过第一四通阀的端口与驱动冷却板相连接，通过第一四通阀内端口导通关系的切换，使得无论是在制冷模式还是制热模式下，经换热器处理后的冷媒都可以流经驱动冷却板对模块机组的控制器进行降温。

并且，节流阀固定设置在驱动冷却板的冷媒流经路径之后，且节流阀通过第一四通阀的端口，分别与第一换热器和第二换热器的输入端口连接，通过第一四通阀内端口导通关系的切换，使得无论是在制冷模式还是制热模式下，冷媒都可以在流经驱动冷却板后再进行节流，因此，即使节流后会在后续的冷媒传输管路上形成凝露，也不会模块机组的控制器造成影响。

实施例2

在本申请实施例中的冷却循环系统主要是对模块机组中的控制器进行降温，而这套冷却循环系统是建立在模块机组对室内进行温度调节(模块机组的主要功能)的功能架构下的，因此，本申请实施例对模块机组对室内进行温度调节的基础逻辑进行一些简单的介绍，在实施例1的基础上，请参阅图2，本申请实施例中的冷却循环系统，还包括：室内换热系统。

如图2所示，第二换热器50通常为与室内进行热交换主要设备，因此，第二换热器50可以通过水循环的管路与另一个换热器(或蒸发器)进行换热，交换出的冷空气(若为制热模式，则交换出的是热空气。此处空气的冷热相较的是室温)由风机送到室内，以实现对室内进行温度调节的基础功能。

实施例3

在实际应用中，对于回流的冷媒，经换热器蒸发后往往不能将冷媒完全转化为气态，因此，回流至压缩机之前，往往还需要进行气液分离处理，本申请实施例提供了相应的解决方案，请参阅图3，在上述实施例1或实施例2的基础上，本申请实施例中的冷却循环系统，还包括：第二四通阀70和气液分离器80。

如图3所示。在本申请实施例中，压缩机60通过所述第二四通阀70分别与所述第一换热器10、所述第二换热器50以及所述气液分离器连接。进一步的，压缩机的吸气口还与气液分离器80连接。

在制冷模式下，第二四通阀70处于非通电状态，冷媒(高压高温气态)从压缩机60的排气口，经第二四通阀70中的一条通路到达第一换热器。冷媒顺序经过驱动冷却板→节流阀→第二换热器后，从第二换热器流入第二四通阀70，再经第二四通阀70中的另一条通路到达气液分离器80，冷媒经气液分离器80处理后，再回流至压缩机60的吸气口。

在制热模式下，第二四通阀70处于通电状态(形成与制冷模式不一样的两条通路)，冷媒(高压高温气态)从压缩机60的排气口，经第二四通阀70中的一条通路到达第二换热器。冷媒顺序经过驱动冷却板→节流阀→第一换热器后，从第一换热器流入第二四通阀70，再经第二四通阀70中的另一条通路到达气液分离器80，冷媒经气液分离器80处理后，再回流至压缩机60的吸气口。

需要说明的是，在图3所示的逻辑结构中，为了简洁演示，省略了图1中第一四通阀右侧的连接管路结构。即，图3中所描述的“驱动冷却板循环”即为图1中第一四通阀右侧的连接管路结构。

在本申请实施例中，通过增设一个四通阀，实现了在制冷模式和制热模式下，两种冷媒循环路径统一都经过气液分离器回流至压缩机的方案。

实施例4

在实际应用中，模块机组通常还包括有水箱和水泵等设备，水泵作为系统的核心设备之一，起到了增压循环水的作用。然而，在使用模块机组的过程中，冷媒可能会掺杂着各种杂质，如颗粒物、沉淀物、铁锈等，这些杂质会随着水流进入到水泵中，导致水泵的阀门、叶轮、轴承等零件受到损坏。因此，本申请实施例中的冷却循环系统，通常需要设置过滤器来过滤这些杂质，保护设备的正常运行。

请参阅图4，第一四通阀20的c端与第一换热器10之间设置有第一过滤器90，第一四通阀20的a端与第二换热器50之间设置有第二过滤器100。这两个过滤器可以在冷媒进入换热器之前，对冷媒进行杂质过滤。

对于如何兼顾制冷和制热两种模式下，对模块机组中控制器进行降温的同时，避免控制器受到凝露问题的影响，本申请实施例还提供了另一种实施方案，请参阅图5，在驱动冷却板30的两侧，分别设置有第一电子膨胀阀401和第二电子膨胀阀402。

在制冷模式下，冷媒(高压高温气态)从压缩机60的排气口，经相应的管路，到达第一换热器(示例性地，可以为翅片换热器)，被循环的室外空气冷凝成高压中温液态的冷媒。(高压中温液态)冷媒从第一换热器经第二电子膨胀阀402(此时不节流)，到达驱动冷却板30，使得驱动冷却板30能够对模块机组的控制器进行降温。对控制器进行降温后的冷媒经第一电子膨胀阀401，被节流为低温低压且气液两相的冷媒。节流后，(低温低压且气液两相)冷媒到达第二换热器50(示例性地，可以为板式换热器)。第二换热器50通过水循环对冷媒进行换热，将冷媒蒸发为气态冷媒，再经过相应的管路，回到压缩机60的吸气口。

在制热模式下，冷媒(高压高温气态)从压缩机60的排气口，经相应的管路，到达第二换热器(示例性地，可以为板式换热器)，被循环水冷凝成高压中温液态的冷媒。(高压中温液态)冷媒从第二换热器50经第一电子膨胀阀401(此时不节流)到达驱动冷却板30，使得驱动冷却板30能够对模块机组的控制器进行降温。对控制器进行降温后的冷媒经第二电子膨胀阀402，被节流为低温低压且气液两相的冷媒。节流后，(低温低压且气液两相)冷媒经到达第一换热器10(示例性地，可以为翅片换热器)，第一换热器10与室外循环空气换热蒸发为气态冷媒，再经过相应的管路，回到压缩机60的吸气口。

在本申请实施例中，通用可以实现兼顾制冷和制热两种模式下，对模块机组中控制器进行降温的同时，避免控制器受到凝露问题的影响。但是，相比于图1至图4的方案，图5对应的方案需要多使用一个电子膨胀阀，相对于四通阀而言，电子膨胀阀的成本更高。

实施例5

在上述图1至图4对应的冷却循环系统的基础上，本申请还基于该冷却循环系统设置了相应的冷媒循环方法，请参阅图6，本申请实施例中基于模块机组的冷媒循环方法的一个实施例，包括：

601、获取模块机组的运行模式；

其中，运行模块包括制冷模式和制热模式。若所述运行模式为制冷模式，则执行步骤602；若所述运行模式为制热模式，则执行步骤605。

602、若运行模式为制冷模式，则控制第一四通阀断电，使得第一四通阀的c端和b端导通，第一四通阀的d端和a端导通。

603、冷媒自压缩机传输至第一换热器，经第一四通阀的c端和b端到达驱动冷却板，对模块机组的控制器进行降温。

604、对控制器降温后的冷媒，传输至节流阀进行节流控制，经第一四通阀的d端和a端传输至第二换热器后，回流至压缩机。

605、若运行模式为制热模式，则控制第一四通阀通道，使得第一四通阀的a端和b端导通，第一四通阀的d端和c端导通。

606、冷媒自压缩机传输至第二换热器，经第一四通阀的a端和b端到达驱动冷却板，对模块机组的控制器进行降温。

607、对控制器降温后的冷媒，传输至节流阀进行节流控制，经第一四通阀的d端和c端传输至第一换热器后，回流至压缩机。

本申请实施例中冷媒的具体流经路径以及状态变化，可以参考上述实施1至4，此处不再赘述。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。在本申请的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。